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1、电视原理结课论文,学院： 专业： 班级： 姓名： 学号：,0,1,一简述彩色 LCD、LED、PDP 平板显示原理 1LCD LCD 为英文 Liquid Crystal Display 的缩写，即液晶显示器，是一种数字显 示技术，可以通过液晶和彩色过滤器过滤光源，在平面面板上产生图像。与传统 的阴极射线管（CRT）相比，LCD 占用空间小，低功耗，低辐射，无闪烁，降 低视觉疲劳。不足：与同大小的 CRT 相比，价格更加昂贵。 在笔记本电脑市场占据多年的领先地位之后，基于液晶显示技术的光滑显示屏幕 正逐步地进入桌面系统市场。LCD 拥有许多传统的 CRT 显示技术所不具备的优 势，能够提供更加
2、清晰的文本显示，而且屏幕无闪烁，从而能够有效降低长时间 注视屏幕所产生的视觉疲劳。LCD 显示器的厚度一般不超过 10 英寸，因此，如 果桌面系统采用 LCD 技术的话将会节省更大空间。尽管 LCD 显示器有其诱人的 独到之处，但不可否认，与主要的竞争对手 CRT 显示器相比，LCD 在高质量的 色彩显示方面仍存在不足，此外，悬殊的价格差异使 LCD 仍然是仅被少数人享 用的奢侈产品。 早在 1888 年，人们就发现液晶这一呈液体状的化学物质，象磁场中的金属 一样，当受到外界电场影响时，其分子会产生精确的有序排列。如果对分子的排 列加以适当的控制，液晶分子将会允许光线穿越。无论是笔记本电脑还是
3、桌面系 统，采用的 LCD 显示屏都是由不同部分组成的分层结构。位于最后面的一层是 由荧光物质组成的可以发射光线的背光层。背光层发出的光线在穿过第一层偏振 过滤层之后进入包含成千上万水晶液滴的液晶层。液晶层中的水晶液滴都被包含 在细小的单元格结构中，一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。当 LCD 中 的电极产生电场时，液晶分子就会产生扭曲，从而将穿越其中的光线进行有规则 的折射，然后经过第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来。 对于简单的单色 LCD 显示器，如掌上电脑所使用的显示屏，上述结构已经 足够了。但是对于笔记本电脑所采用的更加复杂的彩色显示器来说，还需要有专 门处理彩色显示的色彩过滤层
4、。通常，在彩色 LCD 面板中，每一个像素都是由 三个液晶单元格构成，其中每一个单元格前面都分别有红色，绿色，或蓝色的过 滤器。这样，通过不同单元格的光线就可以在屏幕上显示出不同的颜色。现在， 几乎所有的应用于笔记本或桌面系统的 LCD 都使用薄膜晶体管（TFT）激活液,晶层中的单元格。TFT LCD 技术能够显示更加清晰，明亮的图像。早期的 LCD 由于是非主动发光器件，速度低，效率差，对比度小，虽然能够显示清晰的文字， 但是在快速显示图象时往往会产生阴影，影响视频的显示效果，因此，如今只被 应用于需要黑白显示的掌上电脑，呼机或手机中。 受 LCD 液晶层中实际单元格数量的影响，LCD 显示
5、器一般只能提供固定的 显示分辨率。如果用户需要将 800X600 的分辨率提升到 1024X768 的话，只能 借助于特定软件的帮助实现模拟分辨率。 与传统的 CRT 显示器一样，应用于桌面系统的 LCD 也被设计成接收波形模 拟信号，而非直接由 PC 产生的数字脉冲信号。这主要是因为目前桌面系统中的 绝大多数标准显卡仍然是在将视频信息由最初的数字信号转化为模拟信号之后 再传送给显示器显示。虽然桌面系统的 LCD 被设计成可以接收模拟信号，但是 LCD 本身仍然只能处理数字信息，因此当从显卡接收到模拟信号之后，LCD 需 要将模拟信号再还原为数字信号后进行处理。为了解决上述问题带来的显示上的
6、不足，最新的桌面 LCD 采用了一种特殊的带有数字连接器图形卡直接向 LCD 显 示器传送数字信号。 随着 LCD 技术的不断成熟和发展，显示屏幕的大小正在逐步增加。以往的 笔记本电脑中都是采用 8 英寸（对角线）固定大小的 LCD 显示器，现在，基于 TFT 技术的桌面系统 LCD 能够支持 14 到 18 英寸的显示面板。因为生产厂商是 按照实际可视区域的大小来测定 LCD 的尺寸，而非向 CRT 那样由显像管的大小 决定，所以一般情况下，15 英寸 LCD 的大小就相当于传统的 17 英寸彩显的大 小。 2LED LED（Light Emitting Diode），发光二极管，简称 LE
7、D,，是一种能够将电 能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED 的心脏 是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电 源的正极使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是 P 型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是 N 型半导体，在这边主要是 电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“P-N 结”。当电流 通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向 P 区，在 P 区里电子跟空穴,2,复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是 LED 发光的原理。而光的波长 也就是光的颜色，是由形成 P-N 结的材料决定的
8、。 它是一种通过控制半导体发 光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信 号等各种信息的显示屏幕。由于具有容易控制、低压直流驱动、组合后色彩表现 丰富、使用寿命长等优点，广泛应用于城市各工程中、大屏幕显示系统。LED 可以作为显示屏，在计算机控制下，显示色彩变化万千的视频和图片。 LED 是 一种能够将电能转化为可见光的半导体。 LED 显示屏是利用发光二极管点阵模块或像素单元组成的平面式显示屏幕。 由于它具有发光率高、使用寿命长、组态灵活、色彩丰富以及对室内外环境适应 能力强等优点，自 20 世纪 80 年代后期开始，随着 LED 制造技术的不断完善， 在国外得到
9、了广泛的应用。在我国改革开放之后，特别是进入 90 年代国民经济 高速增长，对公众场合发布信息的需求日益强烈，LED 显示屏的出现正好适应了 这一市场形势，因而在 LED 显示屏的设计制造技术与应用水平上都得到了迅速 的提高。 LED 显示屏经历了从单色、双色图文显示屏，到图象显示屏，一直到今天的 全彩色视频显示屏的发展过程。无论在期间的性能（提高亮度 LED 显示器及蓝 色发光灯等）和系统的组成（计算机化的全动态显示系统）等方面都取得了长足 的进步。目前已经达到的超高亮度全彩色视频显示的水平，可以说能够满足各种 应用条件的要求。其应用领域已经遍及交通、证券、电信、广告、宣传等各个方 面。我国
10、 LED 显示屏的发展可以说基本上与世界水平同步，至今已经形成了一 个具有相当发展潜力的产业。应该指出的是，我国 LED 产业不但在应用技术上 取得了巨大的成功，而且在创新能力上有出色的表现，例如北京中庆数据设备公 司研制的 ZQL9701 超大规模芯片，就代表了当前 LED 显示屏控制电路的国际水 平。 与国内 LED 显示屏产业的迅速发展相比，目前关于 LED 显示屏的图书资料 显得太少，不便于设计制造人员及运用维护人员的工作，由此萌发了编写一本 LED 显示屏技术用书的想法，适逢电子科技大学出版社之邀，斗胆动笔草就本书。 书中分别就 LED 显示屏的概况、LED 显示器件、图文显示屏、图
11、象显示屏、视,3,4,频显示屏等有关技术问题进行了叙述，以期使从事各类 LED 显示屏工作的读者 能够从本书中得到一些有用的材料。 由于 LED 显示屏是多种综合应用的产品，涉及光电子学、半导体器件、数 字电子电路、大规模集成电路、单片机及微机等各个方路及方法还要花较大篇幅 进行介绍，容易冲淡主题。反过来采用集成电路和单片机等简单普及的刻与 LED 显述硬件又有软件。上述各个领域都自成体系，在本书中无法一一尽述，只能以 显示意直接有关的部分，而不追求各相关技术自身的完成性；二、尽量采用简单 普及的方案进步方案，可以追求相关技术的先进性。例如在一些控制电路中，能 用常规集成电路实现，而又面，既是
12、避免各个相关技术“从头说起”的麻烦，从而 达到精简内容突出重点的目的。而不行描屏有进行讨论。书中在处理相关领域技 术方面采取了以下两条对策：一、侧重叙述屏为主线，介绍相关技术在 LED 显 示屏中的应用，不采器件的方案。 3 PDP 3.1 什么是等离子 等离子体是由自由流动的离子（带电的原子）和电子（带负电的粒子）组成 的气体。 物质是由分子组成的，一个分子可以包含一个或多个原子，而一个原子则是 由原子核和若干个电子组成。原子核带正电，电子带负电，原子呈电中性。气态 时，电子在电场束缚下围绕原子核旋转。如果气体被加热、加电场磁场或照射(紫 外线、放射性射线等)，其电子的热运动动能就会增加。一
13、旦电子的热运动动能 超过原子核对它的束缚，电子就成为自由电子，这种过程称之为电离。如果气体 中的所有原子都被电离，就称为完全电离，如果只有部分原子被电离，则称为部 分电离。被电离的原子数与总原子数之比称为电离度。 电离度为 100时，即气体被完全电离，就成为等离子态，也称为等离子体。 这是最严格定义的等离子体，在实际应用中，部分电离的气体，只要满足一定的 条件，也通称为等离子体。等离子体中，失去电子的原子称为离子。,等离子是如何发光的 在稳定等离子体中如果有电流穿行其中，那么带负电的粒子就会冲向那些带 正电粒子的区域，而带正电的粒子也会杀向那些带负电粒子的区域，双方的粒子 不断地进行着撞击。这
14、些撞击激发了等离子体中的气体原子，促使它们发出了光。 这个工作原理很类似于普通日光灯。 在等离子体状态时，离子与电子的结合会发出紫外线。 等离子显示器 等离子体显示（Plasma Display Panel，简称 PDP）。等离子显示器是利用气 体放电原理实现的一种发光平板显示技术，故又称气体放电显示（ Gas Discharge Discharge Display）。 这种屏幕采用了等离子管作为发光元件。大量的等离子管排列在一起构成屏 幕。每个等离子对应的每个小室内部充有氖氙气体。在等离子管电极间加上高压 后，封在两层玻璃之间的等离子管小室中的气体会产生紫外光，从而激励平板显 示器上的红绿蓝
15、三基色荧光粉发出可见光。每个离子管作为一个像素，由这些像 素的明暗和颜色变化组合，产生各种灰度和色彩的图像，与显像管发光相似 。 等离子显示器的分类 PDP 分为直流（DC）驱动型和交流（AC）驱动型两种不同方式。 直流型电极与放电气体直接接触，紫外线的产生效率高，但显示屏的结构比 较复杂，在目前商用彩色 PDP 中已很少用。,直流型 PDP,5,交流型的电极表面涂敷一层介质层，使其结构类似于一个电容器。交流型 PDP 又分对向放电和表面放电两种。,图 交流（AC）驱动型 目前的主流彩色 PDP 为三电极表面交流放电型 。下面内容以此类型为例进 行讲解。 3.4 等离子显示器工作原理 如图 1
16、 所示：表面放电型 ACPDP 的扫描电极和维持电极 Z（统称显示 电极）位于放电介质的同一侧(图 1 中前面板上得 2 个透明电极)，使放电在前表 面进行，减少了带电粒子对荧光粉的轰击；地址电极 D 位于放电介质和惰性气 体的另一侧，显示电极的对面；在显示驱动时，首先在 D 和 Y 之间产生一个较 高的电压，击穿惰性气体产生放电，然后在 Y 和 Z 之间产生一个较低的电压维 持气体放电。,6,图 1 三电极表面交流放电型 PDP 面板结构 彩色 PDP 显示工作过程主要包括给电极间施加电压，气体放电、紫外线产 生、可见三基色光的产生等环节，最后经空间混色得到显示的图像。,如图 2 所示：,图 2 PDP 显示器件(等离子管)显示机理图,7,8,二与 CRT 显示的主要区别,CRT（Cathode Ray Tube）是阴极射线管。是应用较为广泛的一种显示技术。 CRT 投影机把输入的信号源分解到 R（红）、G（绿）B（蓝）三个 CRT 管的荧 光屏上，在高压作用下发光信号放大、会聚、在大屏幕上显示出彩色图像。 光学系统与 CRT 管组成投影管，通常所说
